I/O设备就是计算机实现数据输入、输出及数据存储的系统。当然，除了需要直接用于I/O和存储信息的设备外，还需要相应的设备控制器和高速总线。有些大型计算机还配置了I/O通道或I/O处理机。
I/O设备的类型繁多，可以按使用特性、传输速率、信息交换的单位、设备的共享属性划分。按使用特性可以分为存储设备和输入输出设备；按传输速率，可分为低速设备、中速设备、高速设备。按信息交换单位可分为块设备和字符设备，前者存取信息以数据块为单位，后者则是以字符为基本单位。按设备的共享属性可分为独占设备、共享设备、虚拟设备。
通常，设备并不是直接与CPU进行通信的，而是与设备控制器通信。I/O设备中含有与设备控制器的接口，其中有三种信号：数据信号线，用于设备和设备控制器之间传送数据信号；控制信号线，由控制器向I/O设备发送控制信号时的通路；状态信号线，用于传送指示设备当前状态的信号。
设备控制器，是计算机中的一个实体，主要职责是控制一个或多个I/O设备，实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，让CPU从繁杂的设备控制事务中解脱出来。可以分为两类：一类是用于控制字符设备的控制器，另一类是用于控制块设备的控制器。
设备控制器的基本功能由：接受和识别命令，CPU响控制器发出的多种不同的命令，设备控制器都能接收并识别。数据交换，实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。表示和报告设备的状态，控制器记下设备的状态，保存在一个状态寄存器中，用其中的每一位反映设备的某一状态，供CPU参考。地址识别，识别每一个设备的地址。数据缓冲，在控制器中设置缓冲区暂存CPU传来的设备，以解决I/O设备和CPU及内存之间速率不匹配。差错控制，控制器对I/O设备传送来的数据进行差错检测。
而设备控制器也由三部分组成：设备控制器与处理机的接口，用于实现CPU与设备控制器之间的通信，有数据线、地址线和控制线。设备控制器与设备的接口，一个接口连接一个设备，一个控制器有多个设备接口。I/O逻辑，用于实现对设备的控制，设备控制器接收到CPU的I/O命令后进行译码，再根据所译出的命令对所选设备进行控制。
